Производство протезов нижних конечностей: технологии и инновации

Ампутация нижних конечностей в корне меняет отношение ампутанта к жизни. Если до операции в приоритете были материальные ценности, то после – моральные. Инвалиды постоянно сталкиваются с проблемами самоутверждения в обществе. Отношение общества к человеку с ампутацией неоднозначно: сочувствие сменяется безучастностью, как только инвалид обращается за помощью.

Чтобы доказать этому миру свою значимость, нужно обрести независимость. Нет смысла ждать от общества, в котором каждый думает в первую очередь о собственном благополучии, благосклонности. Нужно искать способ реализовать свои потребности без помощи окружающих.

Единственное верное решение – протезирование. Современные протезы возвращают способность ходить на двух ногах, ничем не выделяясь среди прохожих на улице. Искусственная нога частично или полностью заменяет отсутствующую нижнюю конечность. Освоив новый способ ходьбы инвалиды возвращаются на прежнее рабочее место, находят новые увлечения, путешествуют, занимаются спортом.

Изготовление протеза, обучение новому способу ходьбы затягивается на несколько месяцев, поэтому не нужно откладывать протезирование в долгий ящик. Решиться на протезирование мешает страх и неуверенность, но как только ампутант делает первый шаг, все страхи отступают. Впереди обнадеживающее будущее, а это стимул двигаться дальше, невзирая ни на что.

Путь от деревянной опоры до интеллектуальной ноги

Сегодня сложно представить, как жить без мобильного телефона, автомобиля, бытовой техники. Все эти блага стали доступны человечеству относительно недавно. Причина – стремительный скачок в развитии науки и техники.

Все новейшие технологии внедряются постепенно, осваивая разные сферы производства. Разработчики протезов одни из первых используют научные открытия при создании новых моделей. Протезирование развивается стремительно, обнадеживая людей, лишенных возможности ходить на своих ногах.

Протезирование уходит корнями глубоко в историю. Первые функциональные протезы из дерева и металла использовали египтяне, что доказывают археологические находки. В средние века изобретатели старались облегчить участь инвалидов, создавая механические устройства, заменяющие отсутствующие ноги и руки. Изготовлением протезов занимались ремесленники, оружейники. Это был прибыльный бизнес для торговцев.

Прогресс в области протезирования часто совпадал с вооруженными конфликтами. Во время гражданской войны в США Джеймс Хангер изобрел первый протез с шарнирными суставами. Впоследствии он основал компанию, которая и сегодня лидирует в сфере протезирования.

Первую механическую конструкцию ноги в России изобрел Иван Кулибин в 1791 году. Спустя столетие на базе Петроградского института образовалось крупное производственное предприятие, где осваивали технологии изготовления протезов рук и ног.

Современные устройства превосходят конструкции прошлого по всем показателям. Это многофункциональная роботизированная техника, выполняющая все функции отсутствующей конечности. В России проблема протезирования заключается в отсутствии отечественных комплектующих. Большинство деталей, модули, электронные системы приходится заказывать у европейских производителей. Когда протезисты начнут собирать механическую часть из российских деталей, снизится стоимость ТСР.

Производство модулей в России только зарождается, но начало уже положено, а это хороший знак. Больших успехов добились производители искусственных рук. Бесплатную бионическую модель можно заказать в протезном центре. Бионическая нога стоит гораздо дороже, т.к. собирается из импортных комплектующих, поэтому на бесплатное протезирование лучше не рассчитывать. Государство восполнит только часть стоимости интеллектуальной ноги.

Разновидности протезов

Пока изобретатели ищут новые способы восстановления подвижности человека, оставшегося без нижних конечностей, можно воспользоваться моделями, проверенными годами использования. Нельзя терять время, ожидая появления на рынке протеза, способного полностью компенсировать отсутствие конечности. Тело забывает навыки, мышцы атрофируются, суставы, задействованные в ходьбе, теряют подвижность. Восстановить способности ходить вертикально после длительного перерыва будет сложнее.

Протезирование дарит свободу передвижения, уверенность в собственных силах. Нужно решиться сделать первый шаг, а дальше запустится процесс познания нового мира, который сложно будет остановить. Первый шаг – это первичная консультация протезиста. В протезном центре специалисты подбирают модель ТСР, учитывая общее состояние здоровья, возраст, высоту ампутации, форму и состояние культи. Изготовление протеза ноги займет несколько месяцев. Это время уйдет на освоение нового способа ходьбы на лечебно-тренировочном протезе, знакомство с функционалом технического средства, изучение правил ухода за культей и оборудованием.

В протезной мастерской можно заказать протезы двух видов:

Косметический. Может служить опорой при ходьбе, но важных при ходьбе функций не выполняет. Внешне повторяет очертания здоровой ноги. ТСР из прочного пластика используются для купания, посещения бассейна, открытых водоемов. Конструкция не боится влаги, стопа не скользит по мокрому половому покрытию;
Функциональный. Заменяет отсутствующую конечность, выполняя ее функции. Механические и электронные модели возвращают способность ходить на двух ногах без подручных средств. ТСР для каждого пациента подбирается индивидуально.

Функциональный протез должен соответствовать уровню подвижности пациента, быть комфортным в использовании. Осваивать технику начинают на лечебно-тренировочном протезе. Каждый день обучения новому способу ходьбы приносит удовлетворение, даже когда успехи чередуются с неудачами. Сроки изготовления постоянных протезов зависят от скорости поставок комплектующих.

Модульные механические ТСР

Сегодня они назначаются всем пациентам, за исключением тех, кому противопоказано ношение протезов. Модульные ТСР изготавливают из легких, прочных сплавов, что делает их комфортными для пациентов разных возрастов, телосложения. Они регулируются под уровень активности, рост, вес.

Модульная конструкция состоит из:

Культеприемной гильзы;
Коленного модуля;
Несущего модуля;
Стопы;
Торсионных и соединительных устройств.

Механизмы защищены корпусом, устойчивым к механическим воздействиям. Некоторые модули имеют защиту от влаги. Если используется модульная конструкция, покрытая косметической оболочкой, отличить здоровую конечность от искусственной сложно.

Этапы изготовления модульных протезов конечностей в протезной мастерской:

Снятие мерок, изготовление гипсового слепка культи;
Изучение техником-ортопедом медицинских документов, подбор комплектующих для постоянного протеза;
Заказ модулей у производителя протезного оборудования;
Изготовление первичной гильзы;
Примерка, подгонка гильзы под культю;
Сборка лечебно-тренировочного протеза;
Обучение новому способу передвижения, правилам ухода за культей и устройством для ходьбы;
Изготовление постоянной приемной гильзы;
Сборка постоянного протеза, регулировка под индивидуальные параметры пациента;
Выдача готового изделия;
Обучение ходьбе на постоянном протезе под руководством реабилитолога;
Гарантийное обслуживание ТСР, консультативная помощь.

Эффективность протезирования зависит от целеустремленности пациента, комфорта приемной гильзы, правильности выбора и настройки модулей. Бесплатно можно получить два ТСР: постоянный (выдается на два года), для купания (выдается на три года). Детские ТСР меняют один раз в год. Процесс изготовления протеза и процесс обучения новому способу ходьбы неразрывно связаны. Во время обучения корректируется гильза, изучаются особенности походки, чтобы учесть все индивидуальные параметры при изготовлении постоянного ТСР.

Разновидности механических модульных конструкций:

Одноосные. Самая простая и дешевая модель. Используется пациентами при обучении ходьбе;
Полицентрические. Устойчивые, легкие, относительно недорогие. Назначаются активным, физически сильным пациентам;
Ручной фиксации. Устойчивые, безопасные при ходьбе. Недостатки: неестественная походка, необходимо отключать фиксатор, чтобы сесть с согнутым коленом.

Пневматические и гидравлические коленные модули могут использоваться в одноосных и полицентрических конструкциях. Они делают походку естественной, позволяют быстро изменять темп ходьбы, преодолевать препятствия, подниматься и спускаться по лестнице.

Изготовление протеза ноги ниже колена обходится дешевле, т.к. в конструкции не используется коленный модуль. ТСР состоит из приемной гильзы, торсионных и соединительных устройств, стопы. Производители выпускают стопы из различных материалов, с разными техническими характеристиками.

Бионические протезы

Современные биопротезы для многих людей с ампутированными конечностями остаются несбыточной мечтой. Их стоимость значительно выше суммы, которую государство выделяет на протезирование. Это оборудование позволяет забыть об отсутствующей ноге, поэтому многие пациенты следят за появлением новых моделей, надеясь на снижение цены.

Альтернатива биопротезу – протез с внешним источником питания. Часто этот вид ТСР называют бионическим. Его самообучающийся коленный модуль запоминает движения и воспроизводит их по мере необходимости, что значительно упрощает ходьбу.

Биопротез отличается от остальных ТСР наличием датчиков, считывающих импульсы с мышц культи или головного мозга, и микропроцессора, обрабатывающего поступающие данные. Работой механических частей руководит микропроцессор.

Техника изготовления бионического протеза имеет некоторые особенности:

Внутри приемной гильзы размещаются мио-датчики, считывающие импульсы с мышц культи. После ампутации мозг продолжает посылать команды отсутствующей конечности. Это вызывает сокращение мышц, задействованных в их выполнении. Датчики фиксируют изменения в мышцах, передают данные в микропроцессор. Датчики могут размещать под кожей головы. В этом случае они считывают данные с головного мозга и передают их в микропроцессор;
Микропроцессор находится в коленном модуле. Он обрабатывает поступающие данные и посылает команды механическим модулям.

Такое оборудование назначают редко. Биопротез имеет большой вес и много противопоказаний. Освоить его сложнее, чем механический, поэтому специалисты рекомендуют учиться ходить на обычном модульном ТСР, а после переходить на бионику.

Изготовление бионического протеза ноги выше колена возможно только в крупных центрах протезирования. Чтобы собрать и отрегулировать интеллектуальную ногу, необходимо обладать знаниями в бионике, владеть IT-технологиями.

Биопротезы находятся в стадии совершенствования. В каждой новой модели появляются функции, которыми не обладали предыдущие. Интеллектуальная нога с каждым нововведением становится легче, комфортнее. Ученые пытаются удешевить оборудование, используя прогрессивные материалы, улучшить качество передачи информации, внедряя новые технологии.

Сможет ли протез полностью заменить ногу

Ученые всех стран работают над совершенствованием протезно-ортопедических изделий. В будущем искусственная нога сможет полностью заменить отсутствующую нижнюю конечность.

Сегодня миру представлены:

Искусственная лодыжка, оснащенная датчиками, микрокомпьютером, сервоприводами, которая анализирует поверхность дороги и преодолевает препятствия без участия человека;
При изготовлении бионических протезов используется 3D печать. Изделия с уникальным дизайном изготавливают по индивидуальному заказу. Благодаря использованию 3D печати уменьшается их стоимость;
Остеоинтеграция. Новое направление в протезировании. Остеоинтеграция – вживление в кость крепления искусственной конечности. Она позволит соединить протез с костью культи напрямую. Это позволит отказаться от использования приемной гильзы. Система чрескожного протезирования успешно развивается в России. Отечественные имплантаты значительно дешевле зарубежных аналогов. Это дает надежду на скорое внедрение передовой технологии в массовое производство;
Совершенствуются датчики, собирающие информацию, необходимую для функционирования роботизированной техники. Ученые работают над созданием материала для изготовления датчиков, который не будет восприниматься организмом как инородное тело. Это улучшит качество передачи информации;
Вживление чипа в мозг. Лабораторные исследования в этом направлении ведутся в США. Если ученые добьются поставленных целей, биопротез будет работать как естественная нога и управляться силой мысли;
Современные протезы изготавливаются из высокотехнологичных материалов, но поиск новых составов не прекращается. В последних моделях используется углеродное волокно, углепластик. Эти материалы позволяют облегчить конструкцию, сделать ее комфортнее, прочнее.

Все инновации перед запуском в производство должны пройти клинические испытания. От разработки до внедрения новой технологии в массы проходят годы.